KR102610108B1 - Physical properties based classification method of bamboo materials for mass processing - Google Patents
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Abstract
컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 대량 가공을 위해 대나무 재료들을 물성에 따라 클러스터링하기 위한 방법은, 상기 대나무 재료들 각각의 단면 영상을 획득하는 단계, 상기 단면 영상에서 관다발 영역과 나머지 영역을 구분하는 단계, 상기 단면 영상에서 상기 관다발 영역이 차지하는 제1비율을 획득하는 단계, 및 상기 대나무 재료들 각각의 상기 제1비율에 기반하여, 상기 대나무 재료들을 클러스터링하는 단계를 포함할 수 있다.A method for clustering bamboo materials according to physical properties for mass processing performed by a computing device includes obtaining a cross-sectional image of each of the bamboo materials, distinguishing a vascular region from the remaining region in the cross-sectional image, It may include obtaining a first ratio occupied by the vascular area in a cross-sectional image, and clustering the bamboo materials based on the first ratio of each of the bamboo materials.
Description
본 발명은 대나무 재료들을 대량으로 가공하여 대나무 제품을 제조하기 위해 대나무 재료들을 물성에 기반하여 복수의 그룹들로 분류하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for classifying bamboo materials into a plurality of groups based on physical properties in order to process bamboo materials in large quantities and manufacture bamboo products.
플라스틱 제품 사용에 관한 각국 정부의 규제가 전세계적으로 증가하고 있고 플라스틱을 대체할 수 있는 친환경 소재의 개발은 시대적 요구가 되었다. 대나무는 화학 비료나 살충제 없이 잘 자라서 성장 속도가 빠르고, 폐기할 때에도 수백년 간 썩지 않는 플라스틱보다 잘 썩고 소각하는 경우 온실가스도 적게 배출하기 때문에 플라스틱을 대체할 재료로서 각광받고 있다. Government regulations on the use of plastic products are increasing worldwide, and the development of eco-friendly materials that can replace plastic has become a need of the hour. Bamboo grows well without chemical fertilizers or pesticides, has a fast growth rate, and is attracting attention as a material to replace plastic because it rots more easily than plastic, which does not decompose for hundreds of years when disposed of, and emits less greenhouse gases when incinerated.
플라스틱을 대체한 대나무 제품의 대표적인 예로 대나무 칫솔이 있다. 플라스틱 칫솔을 대체하고자 하는 대나무 칫솔 시장은 빠르게 성장하고 있다. Market Watch는 전세계적으로 다양한 플라스틱 제품 규제 및 플라스틱을 대체하는 친환경 제품 지원책이 확대되며 대나무 칫솔이 글로벌 칫솔 시장을 지배하게 될 것이라고 전망하였다. A representative example of a bamboo product that replaced plastic is a bamboo toothbrush. The bamboo toothbrush market, which seeks to replace plastic toothbrushes, is growing rapidly. Market Watch predicted that bamboo toothbrushes will dominate the global toothbrush market as various plastic product regulations and support measures for eco-friendly products replacing plastic expand around the world.
대나무 재료를 가공하여 칫솔과 같은 공산품을 제조하기 위해서는 대량 생산 프로세스를 거쳐야 하는데 대나무는 살아있는 식물로부터 획득되는 자연 재료고 이러한 자연 재료는 수분 함량, 대나무 내에서의 위치(길이 방향, 두께 방향), 힘을 가하는 방향(안쪽, 바깥쪽) 등에 따라 물성 차이가 발생한다. 이렇게 물성이 상이한 대나무 재료에 동일한 가공 프로세스를 수행하면 불량품이 발생하는 등 문제가 발생한다. 공산품을 제조하기 위한 대량 가공 시스템은 플라스틱과 같은 물성이 동일한 재료에 적용되는 것이 일반적이므로 대나무 재료를 이용한 대량 생산 시스템은 불량률이 높아지는 등 문제가 발생한다. In order to manufacture industrial products such as toothbrushes by processing bamboo materials, a mass production process must be performed. Bamboo is a natural material obtained from living plants, and these natural materials have moisture content, position within the bamboo (length direction, thickness direction), and strength. Differences in physical properties occur depending on the direction of application (inside, outside). If the same processing process is performed on bamboo materials with different physical properties, problems such as defective products occur. Since mass processing systems for manufacturing industrial products are generally applied to materials with the same physical properties as plastic, mass production systems using bamboo materials cause problems such as increased defect rates.
본 발명은 대나무 재료들을 대량으로 가공하여 대나무 제품을 제조하기 위해 대나무 재료들을 물성에 기반하여 복수의 그룹들로 분류하기 위한 방법에 관한 것이다. 분류된 각 그룹은 물성이 유사한 대나무 재료들로 구성되고, 각 그룹 별로 소정의 조건 하에서 가공되므로 대나무 재료에 대량 가공 시스템을 적용해도 불량률이 감소할 수 있다.The present invention relates to a method for classifying bamboo materials into a plurality of groups based on physical properties in order to process bamboo materials in large quantities and manufacture bamboo products. Each classified group is made up of bamboo materials with similar physical properties, and each group is processed under certain conditions, so the defect rate can be reduced even if a mass processing system is applied to bamboo materials.
본 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.The technical challenge that this embodiment aims to achieve is not limited to the technical challenges described above, and other technical challenges can be inferred from the following embodiments.
컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 대량 가공을 위해 대나무 재료들을 물성에 따라 클러스터링하기 위한 방법은, 상기 대나무 재료들 각각의 단면 영상을 획득하는 단계, 상기 단면 영상에서 상기 관다발 영역이 차지하는 제1비율을 획득하는 단계, 및 상기 대나무 재료들 각각의 상기 제1비율에 기반하여, 상기 대나무 재료들을 클러스터링하는 단계를 포함할 수 있다.A method for clustering bamboo materials according to physical properties for mass processing performed by a computing device includes obtaining a cross-sectional image of each of the bamboo materials, obtaining a first ratio occupied by the vascular bundle area in the cross-sectional image. and clustering the bamboo materials based on the first ratio of each of the bamboo materials.
상기 관다발은 후생 물관을 포함하고, 상기 방법은 상기 관다발 영역을 후생 물관 영역과 나머지 영역을 구분하는 단계, 및 상기 관다발 영역에서 상기 후생 물관 영역이 차지하는 제2비율을 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 클러스터링하는 단계는, 상기 제1비율과 상기 제2비율에 기반하여, 상기 대나무 재료들을 클러스터링하는 단계를 포함할 수 있다.The vascular bundle includes a metaplastic xylem, and the method further comprises dividing the vascular region into a metaplastic xylem region and a remaining region, and obtaining a second ratio occupied by the metaplastic xylem region in the vascular region, The clustering step may include clustering the bamboo materials based on the first ratio and the second ratio.
상기 방법은 상기 대나무 재료들 각각의 무게와 두께를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 클러스터링하는 단계는, 상기 무게와 상기 두께 중 적어도 하나와 상기 제1비율에 기반하여, 상기 대나무 재료들을 클러스터링하는 단계를 포함할 수 있다.The method further includes obtaining a weight and a thickness of each of the bamboo materials, and the clustering step includes clustering the bamboo materials based on at least one of the weight and the thickness and the first ratio. May include steps.
컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 대량 가공을 위해 대나무 재료들을 물성에 따라 클러스터링하기 위한 방법은, 상기 대나무 재료들 각각의 단면 영상을 획득하는 단계, 상기 관다발 영역의 색상과 형상 중 적어도 하나를 획득하는 단계, 및 상기 색상과 형상 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 대나무 재료들을 클러스터링하는 단계를 포함할 수 있다.A method for clustering bamboo materials according to physical properties for mass processing performed by a computing device, comprising: acquiring a cross-sectional image of each of the bamboo materials; acquiring at least one of the color and shape of the vascular region; and clustering the bamboo materials based on at least one of the color and shape.
상기 방법은 상기 대나무 재료들 각각의 무게와 두께를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 클러스터링하는 단계는, 상기 무게와 상기 두께 중 적어도 하나와 상기 색상과 상기 형상 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 대나무 재료들을 클러스터링하는 단계를 포함할 수 있다.The method further includes obtaining a weight and a thickness of each of the bamboo materials, wherein the clustering step includes, based on at least one of the weight and the thickness and at least one of the color and the shape, the bamboo materials. It may include clustering the materials.
대나무 칫솔 제조 방법은, 막대형 대나무인 재료들을 준비하고 상기 재료들 중 일부를 대나무 칫솔로 제조하기 적합한 재료로서 선정하는 단계, 상기 재료들을 무게, 두께, 관다발 특징 중 적어도 하나에 기반하여 클러스터링하는 단계, 및 상기 클러스터링에 의해 생성된 클러스터별로 가공을 위한 조건을 달리하여 대나무 칫솔을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 선정하는 단계는, 상기 재료의 단면 영상을 획득하고 상기 단면 영상을 이진화한 이진 영상으로부터 관다발 비율을 계산하고, 상기 관다발 비율이 기준 값 이상이면 상기 재료를 상기 대나무 칫솔로 제조하기 부적합한 것으로 분류하고, 상기 재료의 무게나 두께가 기준 범위를 벗어나면 상기 재료를 상기 대나무 칫솔로 제조하기 부적합한 것으로 분류하고, 상기 관다발 특징은 상기 단면 영상으로부터 획득된 관다발 비율, 관다발 색상, 관다발 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The bamboo toothbrush manufacturing method includes preparing materials that are stick-shaped bamboo, selecting some of the materials as materials suitable for manufacturing a bamboo toothbrush, and clustering the materials based on at least one of weight, thickness, and vascular characteristics. , and manufacturing a bamboo toothbrush by varying processing conditions for each cluster generated by the clustering, wherein the selecting step includes obtaining a cross-sectional image of the material and dividing the cross-sectional image from a binary image obtained by binarizing the cross-sectional image. Calculate the vascular bundle ratio, and if the vascular bundle ratio is greater than the reference value, the material is classified as unsuitable for manufacturing the bamboo toothbrush. If the weight or thickness of the material is outside the standard range, the material is classified as unsuitable for manufacturing the bamboo toothbrush. classification, and the vascular bundle characteristics may include at least one of vascular bundle ratio, vascular bundle color, and vascular bundle shape obtained from the cross-sectional image.
서로 다른 클러스터에 속한 재료에 대해서는 서로 다른 조건 하에서 상기 핫프레싱 공정이 수행되고, 관다발 비율이 높거나 무게가 많이 나가거나 두께가 두껍거나 상기 색상이 어두울수록 더 높은 압력 조건 하에서 또는 더 긴 시간 동안 핫프레싱 공정을 수행할 수 있다.For materials belonging to different clusters, the hot pressing process is performed under different conditions, and the higher the vascular ratio, the greater the weight, the thicker the thickness, or the darker the color, the hotter it is under higher pressure conditions or for a longer time. A pressing process can be performed.
상기 대나무 칫솔을 제조하는 단계는, 현재 재료를 칫솔대 형상으로 가공하는 밀링 공정 단계, 상기 전처리된 상기 재료를 프레스 형틀에 삽입하고 160℃ 이상 210℃ 이하의 온도 조건과 0.2 MPa 이상 4 MPa 이하의 압력 조건 하에서 2분 이상 6분 이하의 시간동안 가열 및 가압하는 핫프레싱 공정 단계, 상기 핫프레싱 공정이 완료된 상기 재료를 샌딩하고 코팅하는 단계, 상기 재료의 헤드 부분에 복수의 홀들을 형성하는 드릴링 단계, 및 상기 복수의 홀에 칫솔모를 식모하는 단계를 포함할 수 있다.The step of manufacturing the bamboo toothbrush includes a milling process step of processing the current material into the shape of a toothbrush stick, inserting the pre-treated material into a press mold and subjecting the bamboo toothbrush to a temperature condition of 160°C to 210°C and a pressure of 0.2 MPa to 4 MPa. A hot pressing process step of heating and pressing for a time of 2 minutes or more and 6 minutes or less under conditions, sanding and coating the material on which the hot pressing process is completed, a drilling step of forming a plurality of holes in the head portion of the material, And it may include planting toothbrush bristles into the plurality of holes.
상기 프레스 형틀은 하부 금형과 상부 금형을 포함하고, 상기 핫프레싱 공정 단계는, 상기 하부 금형에 상기 밀링 공정이 완료된 상기 재료를 위치시키고 상기 상부 금형으로 단방향으로 1회만 가압하는 것을 특징으로 할 수 있다.The press mold includes a lower mold and an upper mold, and the hot pressing process step may be characterized in that the material for which the milling process has been completed is placed in the lower mold and pressed in one direction in the upper mold only once. .
상기 대나무 칫솔 제조 방법으로 제조되는 대나무 칫솔이 제공될 수 있다.A bamboo toothbrush manufactured by the bamboo toothbrush manufacturing method may be provided.
본 발명은 대나무 재료들을 대량으로 가공하여 대나무 제품을 제조하기 위해 대나무 재료들을 물성에 기반하여 복수의 그룹들로 분류하기 위한 방법에 관한 것이다. 분류된 각 그룹은 물성이 유사한 대나무 재료들로 구성되고, 각 그룹 별로 소정의 조건 하에서 가공되므로 대나무 재료에 대량 가공 시스템을 적용해도 불량률이 감소할 수 있다.The present invention relates to a method for classifying bamboo materials into a plurality of groups based on physical properties in order to process bamboo materials in large quantities and manufacture bamboo products. Each classified group is made up of bamboo materials with similar physical properties, and each group is processed under certain conditions, so the defect rate can be reduced even if a mass processing system is applied to bamboo materials.
도1은 일 실시 예에 따라, 대나무 재료를 자른 단면을 나타낸다.
도2는 일 실시 예에 따라, 대나무 재료들의 응력-변형율(Strain-Stress) 그래프를 나타낸다.
도3은 일 실시 예에 따라, 대나무 제품의 제조 방법을 나타낸다.
도4는 일 실시 예에 따라, 대나무 칫솔의 제조 방법을 나타낸다.
도5는 일 실시 예에 따라, 막대형 대나무인 재료를 나타낸다.
도6은 일 실시 예에 따라, 재료 단면을 나타낸다.
도7은 일 실시 예에 따라, 재료 단면의 이진 영상을 나타낸다.
도8은 일 실시 예에 따라, 밀링 공정이 완료된 재료를 나타낸다.
도9는 일 실시 예에 따라, 핫프레싱 공정을 위해 사용되는 프레스 형틀을 나타낸다.
도10은 일 실시 예에 따라, 밀링 공정이 완료된 재료에 가압하는 모습을 나타낸다.
도11은 일 실시 예에 따라, 핫프레싱 공정이 완료된 재료를 나타낸다.
도12는 일 실시 예에 따라, 샌딩과 코팅이 완료된 재료를 나타낸다.
도13은 일 실시 예에 따라, 드릴링과 식모까지 완료된 대나무 칫솔을 나타낸다.
도14는 일 실시 예에 따라, 대나무 재료를 클러스터링하는 방법을 나타낸다.
도15는 일 실시 예에 따라, 대나무 재료의 관다발 비율을 획득하기 위한 단면을 나타낸다.
도16은 일 실시 예에 따라, 관다발의 형상이 서로 다른 단면 영상의 이진 영상을 나타낸다.
도17은 일 실시 예에 따라, 관다발에서의 후생 물관(metaxylem vessels)을 나타낸다.
도18은 일 실시 예에 따라, 관다발 내의 후생 물관 부분을 구분하여 표시한 이진 영상을 나타낸다.Figure 1 shows a cross section of bamboo material, according to one embodiment.
Figure 2 shows a stress-strain graph of bamboo materials, according to one embodiment.
Figure 3 shows a method of manufacturing a bamboo product, according to one embodiment.
Figure 4 shows a method of manufacturing a bamboo toothbrush, according to one embodiment.
Figure 5 shows a material that is bamboo sticks, according to one embodiment.
Figure 6 shows a cross-section of a material, according to one embodiment.
7 shows a binary image of a cross-section of a material, according to one embodiment.
Figure 8 shows material after a milling process has been completed, according to one embodiment.
Figure 9 shows a press form used for a hot pressing process, according to one embodiment.
Figure 10 shows pressing a material on which a milling process has been completed, according to one embodiment.
Figure 11 shows material after a hot pressing process has been completed, according to one embodiment.
Figure 12 shows material after sanding and coating, according to one embodiment.
Figure 13 shows a bamboo toothbrush with drilling and hair transplantation completed, according to one embodiment.
Figure 14 illustrates a method for clustering bamboo material, according to one embodiment.
Figure 15 shows a cross-section for obtaining the vascular ratio of bamboo material, according to one embodiment.
Figure 16 shows a binary image of a cross-sectional image with different shapes of vascular bundles, according to one embodiment.
Figure 17 shows metaxylem vessels in a vascular bundle, according to one embodiment.
FIG. 18 shows a binary image displaying separate parts of the posterior xylem within the vascular bundle, according to an embodiment.
아래에서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들(이하, 통상의 기술자들)이 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 첨부되는 도면들을 참조하여 몇몇 실시 예가 명확하고 상세하게 설명될 것이다.Below, several embodiments will be described clearly and in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art (hereinafter referred to as skilled in the art) can easily practice the present invention. will be.
대나무는 플라스틱을 대체할 수 있는 재료로서 각광받고 있지만 자연에서 획득되는 천연 재료이므로 재료들마다 물성의 차이가 존재한다. 물성은 응력, 변형율, 강도, 밀도 등을 포함할 수 있다. 물성의 차이는 대나무의 품종, 채취 시기, 생장 환경 등에 따라서 발생할 뿐만 아니라 동일한 대나무 내에서 재료를 획득한다고 하더라도 대나무 내의 위치에 따라서도 발생할 수 있다. 또는, 대나무 재료가 대나무로부터 분리된 이후에 다양한 환경에 노출되면서 물성의 차이가 발생할 수도 있다.Bamboo is in the spotlight as a material that can replace plastic, but since it is a natural material obtained from nature, there are differences in physical properties between materials. Physical properties may include stress, strain, strength, density, etc. Differences in physical properties not only occur depending on the variety of bamboo, collection time, growth environment, etc., but can also occur depending on the location within the bamboo even if the materials are obtained from the same bamboo. Alternatively, differences in physical properties may occur as bamboo materials are exposed to various environments after being separated from bamboo.
도1은 일 실시 예에 따라, 서로 다른 속(Genus)에 속하는 대나무 재료를 자른 단면을 나타낸다. 제1대나무 재료(L)는 모소 대나무(왕대속(Phyllostachys))이고 제2대나무 재료(R)는 루옹 대나무(덴드로갈라무스속(Dendrocalamus))일 수 있다. 도1은 제1대나무 재료(L)의 단면과 제2대나무 재료(R)의 단면을 나타낸다. 도1을 참조하면, 제1대나무 재료(L)와 제2대나무 재료(R)는 서로 다른 관다발 형상, 색상, 분포를 보인다. 제1대나무 재료(L)의 관다발은 땅콩 형상이고 어두운 갈색 내지 검정 색상이고, 제2대나무 재료(R)의 관다발은 클로바 형상이고 베이지 내지 밝은 갈색 색상이다. 제1대나무 재료(L)와 제2대나무 재료(R)의 관다발 분포도 상이하다. 제1육대나무 재료(L)의 경우 바깥쪽으로 갈수록 관다발의 크기가 작아지고 촘촘해지는 특성을 가지나 제2대나무 재료(R)는 상대적으로 상기 특성이 적게 나타난다.Figure 1 shows cross-sections of bamboo materials belonging to different genera, according to one embodiment. The first bamboo material (L) may be Moso bamboo (Phyllostachys) and the second bamboo material (R) may be Luong bamboo (Dendrocalamus). Figure 1 shows a cross section of a first bamboo material (L) and a cross section of a second bamboo material (R). Referring to Figure 1, the first bamboo material (L) and the second bamboo material (R) show different vascular bundle shapes, colors, and distributions. The vascular bundle of the first bamboo material (L) is peanut-shaped and dark brown to black in color, and the vascular bundle of the second bamboo material (R) is clova-shaped and beige to light brown in color. The vascular distribution of the first bamboo material (L) and the second bamboo material (R) is also different. In the case of the first bamboo material (L), the size of the vascular bundle becomes smaller and denser as it goes outward, but the second bamboo material (R) shows relatively less of the above characteristics.
도2는 일 실시 예에 따라, 대나무 재료들의 응력-변형율(Strain-Stress) 그래프를 나타낸다. 도2를 참조하면, 대나무 재료가 서로 다른 관다발 특징을 가지고 있다면 서로 다른 물성을 보이는 것을 알 수 있다.Figure 2 shows a stress-strain graph of bamboo materials, according to one embodiment. Referring to Figure 2, it can be seen that bamboo materials exhibit different physical properties if they have different vascular characteristics.
도1과 도2를 종합하면, 관다발 특징이 대나무 재료의 물성의 주요한 차이를 발생시킨다는 것을 알 수 있다. 컴퓨터 장치는 대나무 재료의 적어도 하나의 단면에 기반하여 관다발 특징을 획득하고 관다발 특징에 기반하여 대나무 재료들을 복수의 그룹들로 분류하는 클러스터링(clustering)을 수행할 수 있다. 동일한 클러스터에 속한 대나무 재료들은 서로 유사한 물성을 가지므로 대량 생산에 적합하고 불량율이 감소한다.Combining Figures 1 and 2, it can be seen that vascular features cause major differences in the physical properties of bamboo materials. The computer device may obtain vascular features based on at least one cross section of the bamboo material and perform clustering to classify the bamboo materials into a plurality of groups based on the vascular features. Bamboo materials belonging to the same cluster have similar physical properties, making them suitable for mass production and reducing defect rates.
도3은 일 실시 예에 따라, 대나무 제품의 제조 방법을 나타낸다. 이하의 대나무 칫솔은 대나무 재료로서 제조되는 제품의 대표적인 실시 예이므로, 이하의 제조 방법은 대나무 칫솔의 제조 방법으로 한정되지 않고 대나무 칫솔은 대나무 제품으로 치환될 수 있음을 이해하여야 한다. Figure 3 shows a method of manufacturing a bamboo product, according to one embodiment. Since the bamboo toothbrush below is a representative example of a product manufactured from bamboo materials, it should be understood that the manufacturing method below is not limited to the manufacturing method of the bamboo toothbrush and the bamboo toothbrush can be replaced with a bamboo product.
도3을 참조하면, 대나무 제품의 제조 방법은 재료 선정 단계(S11), 클러스터링 단계(S12), 및 클러스터 별로 가공하여 대나무 제품을 제조하는 단계(S13)을 포함할 수 있다. 도3의 방법은 적어도 하나의 기계나 컴퓨팅 장치에 의해 수행될 수 있다.Referring to Figure 3, the method of manufacturing a bamboo product may include a material selection step (S11), a clustering step (S12), and a step of manufacturing a bamboo product by processing each cluster (S13). The method of Figure 3 may be performed by at least one machine or computing device.
재료 선정 단계(S11)는 대나무 제품으로 가공하기에 부적합한 재료를 제외시키는 단계이다. 예로서, 재료 선정 단계(S10)에서 소정 크기를 갖는 직사각형 대나무 재료들을 준비하고, 준비된 재료들 중에서 일부를 대나무 칫솔로 제조하기 적합한 재료로서 선정할 수 있다. 재료 선정 단계(S11)는 대나무 재료들로부터 대나무 칫솔을 제조하기 부적합한 것을 분류하는 단계를 포함할 수 있다. The material selection step (S11) is a step of excluding materials unsuitable for processing into bamboo products. For example, in the material selection step (S10), rectangular bamboo materials having a predetermined size may be prepared, and some of the prepared materials may be selected as materials suitable for manufacturing a bamboo toothbrush. The material selection step (S11) may include classifying bamboo materials as unsuitable for manufacturing a bamboo toothbrush.
대나무 재료는 대나무로부터 획득된 것으로서 제조사의 요청 등에 의해 소정 크기로 절단된 것이나 실제로는 대나무 재료들 각각의 크기나 무게가 일정하지 않을 수 있다. 나무 가공 공정의 경우, 정밀하게 하기 어렵고 거의 동일한 크기로 획득되었다고 하더라도 운송 중에 습도의 영향으로 변화가 생길 수 있기 때문이다. 도5는 일 실시 예에 따른 소정 크기의 직사각형 대나무 재료다. 일 실시 예에 따라, 재료는 188mm(너비), 15mm(길이), 5.65mm(높이)가 되도록 절단되나 실제로 대량 가공을 위해 준비되는 대나무 재료들 각각은 상기 소정 크기와는 상이할 수 있다. Bamboo materials are obtained from bamboo and cut into predetermined sizes at the request of the manufacturer, but in reality, the size or weight of each bamboo material may not be constant. In the case of the wood processing process, it is difficult to do precisely, and even if obtained in almost the same size, changes may occur due to the influence of humidity during transportation. Figure 5 shows a rectangular bamboo material of a predetermined size according to an embodiment. According to one embodiment, the material is cut to 188mm (width), 15mm (length), and 5.65mm (height), but each of the bamboo materials actually prepared for mass processing may be different from the predetermined size.
대나무는 채취 시기에 따라 생장 조건이 달라 그 구조의 조밀함이 다르기 때문에 함수율이 다르고 서로 다른 탄화조건이 요구된다. 채취 후 대나무 칫솔의 제조를 위해 준비되기까지의 기간 및 상기 기간동안 노출되는 환경의 습도에 의해 두께가 변하기 때문에 재료가 대나무 칫솔로 제조하기 적합한지 소정의 기준에 따라 다시 한번 판단할 필요가 있다. Bamboo has different growth conditions depending on the harvesting time and the density of its structure is different, so its moisture content is different and different carbonization conditions are required. Since the thickness changes depending on the period from collection to preparation for the manufacture of bamboo toothbrushes and the humidity of the environment exposed during this period, it is necessary to determine once again according to predetermined standards whether the material is suitable for manufacturing bamboo toothbrushes.
재료 선정 단계(S11)에서 준비된 재료들 중에서 무게나 두께가 기준 범위를 벗어나면 대나무 칫솔을 제조하기 부적합한 것으로 판단될 수 있다. 두께 측면에서, 재료 중 최소 압축률(1% 미만)이 나올 수 없거나 최대 압축률(20% 이상)을 벗어나는 재료는 대나무 칫솔을 제조하기 부적합한 것으로 판단되어 대나무 칫솔 제조를 위한 재료로서 제외될 수 있다. 준비된 재료들 중 무게가 기준 값 이상인 재료는 대나무 칫솔을 제조하기 부적합한 것으로 판단되어 대나무 칫솔 제조를 위한 재료로서 제외될 수 있다. 기준 값은 14g일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.Among the materials prepared in the material selection step (S11), if the weight or thickness is outside the standard range, it may be judged as unsuitable for manufacturing a bamboo toothbrush. In terms of thickness, materials that cannot achieve the minimum compressibility (less than 1%) or exceed the maximum compressibility (more than 20%) are judged to be unsuitable for manufacturing bamboo toothbrushes and can be excluded as materials for manufacturing bamboo toothbrushes. Among the prepared materials, materials whose weight is more than the standard value are judged to be unsuitable for manufacturing bamboo toothbrushes and may be excluded as materials for manufacturing bamboo toothbrushes. The reference value may be 14g, but is not limited thereto.
재료 선정 단계(S11)에서 가공에 적합한 재료를 판단하기 위해, 준비된 재료들 각각의 관다발 비율이 추가적으로 고려될 수 있다. 관다발은 식물체에 필요한 물과 양분의 이동 통로로서 관다발 비율은 재료의 단면(예로서, 도6의 21, 23)의 면적에서 관다발에 해당하는 면적의 비율을 의미할 수 있다. 관다발이 촘촘할 경우 드릴링이 어렵고 식모 과정에서 앵커가 쉽게 들어가지 않는 등 가공성이 좋지 않기 때문에 관다발 비율이 기준 값 이상이면 대나무 칫솔을 제조하기 부적합한 것으로 판단되어 제외될 수 있다. In order to determine materials suitable for processing in the material selection step (S11), the vascular bundle ratio of each of the prepared materials may be additionally considered. The vascular bundle is a passage for the movement of water and nutrients necessary for the plant, and the vascular bundle ratio may refer to the ratio of the area corresponding to the vascular bundle to the area of the cross section of the material (for example, 21 and 23 in Figure 6). If the vascular bundles are dense, drilling is difficult and the processability is poor, such as anchors not being easily inserted during the planting process. Therefore, if the vascular bundle ratio is more than the standard value, it is judged to be unsuitable for manufacturing bamboo toothbrushes and can be excluded.
재료 선정 단계(S11)는 재료 단면의 관다발 비율이 기준 값 이상이면 재료를 대나무 칫솔로 제조하기 부적합한 것으로 분류하는 단계를 포함할 수 있다. 도6을 참조하면, Z축 방향의 재료 단면(21, 23)들의 관다발 비율 중 적어도 하나가 기준 값 이상인지 판단될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 재료의 단면 전체의 관다발 비율이 아닌 단면의 일부에 대한 관다발 비율이 고려될 수 있다. 예로서, 재료의 단면 중 관다발 비율이 적은 쪽에서 소정의 길이만큼 해당하는 일부 단면의 관다발 비율이 고려될 수 있다. 관다발 비율이 적은 면(예를 들어, 도6의 윗면(평면)과 아랫면(바닥면 또는 저면) 중 관다발 비율이 더 적은 면)으로 드릴링 공정(S16)과 식모 공정(S17)이 수행될 수 있기 때문이다.The material selection step (S11) may include classifying the material as unsuitable for manufacturing a bamboo toothbrush if the vascular bundle ratio of the cross section of the material is greater than or equal to a reference value. Referring to Figure 6, it may be determined whether at least one of the vascular bundle ratios of the material cross-sections 21 and 23 in the Z-axis direction is greater than or equal to the reference value. According to one embodiment, the vascular bundle ratio for a portion of the cross section, rather than the vascular bundle ratio for the entire cross section of the material, may be considered. As an example, the vascular bundle ratio of a part of the cross section corresponding to a predetermined length on the side with the smaller vascular bundle ratio among the cross sections of the material may be considered. The drilling process (S16) and the planting process (S17) can be performed on a surface with a low vascular bundle ratio (e.g., the side with a smaller vascular bundle ratio between the upper surface (plane) and the lower surface (floor or bottom) of Figure 6). Because.
일 실시 예에 따라, 컴퓨팅 장치는 도6의 대나무 재료(20)의 단면 영상을 촬영하고 촬영된 단면 영상을 관다발 영역과 나머지 영역으로 구분할 수 있다. 예로서, 컴퓨팅 장치는 단면 영상으로부터 관다발 영역과 나머지 영역이 구분된 이진 영상을 획득할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 단면 영상을 크기 N(N은 픽셀 개수)으로 정규화할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 정규화된 단면 영상을 이진화함으로써 이진 영상을 생성할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 관다발 영역은 1(Black)로, 그 외의 영역은 0(White)으로 표시되거나 관다발 영역은 0(Black)으로, 그 외의 영역은 1(White)로 표시될 수 있다. 본 명세서에서 이진화 방법은 형태학적 연산, 히스토그램 분석, 에지 추출, CNN(Convolutional Neural Network), 임계점 추출 등 널리 알려진 다양한 영상처리 기법이 사용될 수 있다. 도7은 일 실시 예에 따라, 재료 단면의 이진 영상을 나타낸다. 이진 영상(BI) 전체의 관다발 비율이 기준 값과 비교되거나 이진 영상(BI) 중 관다발 비율이 적은 일부 영역(PR, 점선 표시)의 관다발 비율이 기준 값과 비교될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 컴퓨팅 장치는 관다발 비율이 40% 이상이면 현재 재료를 칫솔 제조에 부적합한 것으로 분류할 수 있으나 관다발 비율이 기준 값은 이에 제한되지 않는다.According to one embodiment, the computing device may capture a cross-sectional image of the bamboo material 20 of FIG. 6 and divide the captured cross-sectional image into a vascular region and a remaining region. As an example, the computing device may obtain a binary image in which the vascular region and the remaining region are separated from the cross-sectional image. The computing device may normalize the cross-sectional image to size N, where N is the number of pixels. A computing device may generate a binary image by binarizing a normalized cross-sectional image. In this embodiment, the vascular region may be displayed as 1 (Black) and other regions may be displayed as 0 (White), or the vascular region may be displayed as 0 (Black) and the other regions may be displayed as 1 (White). In this specification, various widely known image processing techniques such as morphological operations, histogram analysis, edge extraction, CNN (Convolutional Neural Network), and threshold extraction may be used as the binarization method. 7 shows a binary image of a cross-section of a material, according to one embodiment. The vascular ratio of the entire binary image (BI) can be compared to a reference value, or the vascular ratio of a portion of the binary image (BI) with a small vascular ratio (PR, indicated by a dotted line) can be compared to a reference value. According to one embodiment, the computing device may classify the current material as unsuitable for manufacturing a toothbrush if the vascular ratio is 40% or more, but the reference value for the vascular ratio is not limited thereto.
재료 클러스터링 단계(S12)는 제조에 적합한 것으로 선정된 대나무 재료들을 물성에 따라 복수의 클러스터들로 분류하는 단계이다. 재료 클러스터링 단계(S12)에서 대나무 재료는 무게, 두께, 관다발 특징 등에 따라 복수의 클러스터들로 분류될 수 있고 동일 클러스터에 포함된 대나무 재료는 유사한 물성을 갖는다. 예를 들어, 대나무 재료의 두께, 무게, 관다발 특징 중 적어도 하나를 기준으로 대나무 재료들은 N개(N은 양의 정수)의 클러스터들로 분류될 수 있다. 재료 클러스터링 단계는 도14를 참조하여 상세히 후술한다. The material clustering step (S12) is a step in which bamboo materials selected as suitable for manufacturing are classified into a plurality of clusters according to physical properties. In the material clustering step (S12), bamboo materials can be classified into a plurality of clusters according to weight, thickness, vascular characteristics, etc., and bamboo materials included in the same cluster have similar physical properties. For example, bamboo materials may be classified into N clusters (N is a positive integer) based on at least one of the thickness, weight, and vascular characteristics of the bamboo material. The material clustering step will be described in detail later with reference to FIG. 14.
대나무 제품 제조 단계(S13)은 클러스터 별로 별도의 가공 프로세스를 거쳐 대나무 제품을 제조할 수 있다. 별도의 가공 프로세스는 해당 클러스터에 속한 대나무 재료의 물성들에 따라 정의될 수 있다. 클러스터링에 의해 생성된 클러스터별로 가공을 위한 조건(예로서, 압력, 온도, 시간, 속도 중 적어도 하나)을 달리하여 대나무 칫솔이 제조될 수 있다. 예를 들어, 관다발 비율이 높을수록 관다발 내의 후생 물관의 비율이 높을수록 관다발의 밝기가 어두울수록 더 높은 압력을 사용하여 또는 더 오랜 시간 동안 핫프레싱 공정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 클러스터별로 서로 다른 속도 내지 시간을 적용하여 드릴링, 식모, 코팅 공정이 수행될 수 있다.In the bamboo product manufacturing step (S13), bamboo products can be manufactured through a separate processing process for each cluster. Separate processing processes can be defined according to the physical properties of the bamboo materials belonging to the cluster. A bamboo toothbrush may be manufactured by varying processing conditions (eg, at least one of pressure, temperature, time, and speed) for each cluster generated by clustering. For example, the higher the vascular ratio, the higher the proportion of epiphytic xylem within the vascular bundle, and the darker the brightness of the vascular bundle, the hot pressing process can be performed using higher pressure or for a longer time. For example, drilling, planting, and coating processes may be performed by applying different speeds or times for each cluster.
도4는 일 실시 예에 따라, 대나무 칫솔의 제조 방법을 나타낸다.Figure 4 shows a method of manufacturing a bamboo toothbrush, according to one embodiment.
도4의 대나무 칫솔 제조 방법은 도3을 참조하여 설명한 클러스터 별로 가공하여 대나무 제품을 제조하는 단계(S13)의 세부 단계일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 도4의 밀링(S21), 전처리(S22), 핫프레싱(S23), 샌딩 및 코팅(S24), 드릴링(S25), 식모(S26) 중 적어도 하나는 클러스터 별로 서로 다른 조건(제조하는 온도, 시간, 압력 등) 하에서 수행될 수 있다.The bamboo toothbrush manufacturing method of FIG. 4 may be a detailed step of the step (S13) of manufacturing a bamboo product by processing each cluster described with reference to FIG. 3. According to one embodiment, at least one of the milling (S21), pretreatment (S22), hot pressing (S23), sanding and coating (S24), drilling (S25), and hair transplantation (S26) of Figure 4 is performed under different conditions for each cluster. It can be performed under (manufacturing temperature, time, pressure, etc.).
도4를 참조하면, 대나무 칫솔의 제조 방법은 밀링(milling) 공정 수행 단계(S21), 핫프레싱(Hot Pressing) 공정 수행 단계(S23), 샌딩 및 코팅 공정 수행 단계(S24), 드릴링 공정 수행 단계(S25), 및 식모 공정 수행 단계(S26)를 포함할 수 있다. 대나무 칫솔의 제조 방법은 적어도 하나의 기계나 컴퓨팅 장치에 의해 수행될 수 있으며, 현재 공정이 완료되면 완료된 재료를 다음 공정이 수행되는 장치 또는 컴퓨팅 장치로 옮겨짐으로써 상기 공정들이 순차적으로 수행될 수 있다.Referring to Figure 4, the method of manufacturing a bamboo toothbrush includes the steps of performing a milling process (S21), performing a hot pressing process (S23), performing a sanding and coating process (S24), and performing a drilling process. (S25), and a hair transplant process performing step (S26). The method of manufacturing a bamboo toothbrush may be performed by at least one machine or computing device, and when the current process is completed, the processes may be performed sequentially by transferring the completed material to the device or computing device where the next process is performed.
밀링 공정 수행 단계(S21)는 선정된 대나무 재료(이하, 재료)를 칫솔대 형상으로 절삭하는 단계이다. 밀링 공정은 CNC 가공을 포함할 수 있다. CNC 가공은 가공 소재를 테이블 위에 셋업(Setup)하여 사용자가 설계한 정밀도로 형상을 얻을 수 있도록 가공하는 것을 의미한다. CNC란 Computer Numerical Control의 약자로, 컴퓨터를 내장한 NC(수치제어 장치)를 말한다. 즉, 피가공물의 형상이나 가공 조건의 정보를 펀치한 지령테이프(NC프로그램)를 만들고, 이것을 정보처리회로가 읽어 들여 지령펄스를 발생시켜 지령한 대로 가공을 자동적으로 실행하는 제어방식이다. 따라서 종래 수작업으로 진행되던 공정 대비 가공된 제품의 품질이 안정적이며 공정 시간을 크게 단축시킬 수 있어 제조 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다. The milling process performance step (S21) is a step of cutting the selected bamboo material (hereinafter referred to as material) into the shape of a toothbrush stick. The milling process may include CNC machining. CNC machining means setting up the processing material on a table and processing it to obtain the shape with the precision designed by the user. CNC stands for Computer Numerical Control and refers to an NC (numerical control device) with a built-in computer. In other words, it is a control method that creates a command tape (NC program) that punches information on the shape of the workpiece or processing conditions, and the information processing circuit reads this to generate command pulses and automatically executes processing as instructed. Therefore, compared to the conventional manual process, the quality of the processed product is stable and the process time can be significantly shortened, which has the advantage of reducing manufacturing costs.
밀링 공정에서 막대형 대나무인 재료가 칫솔대 형상으로 가공될 수 있다. 재료는 X, Y축 방향으로 칫솔대의 형상을 형성하고, Z축 방향으로 칫솔대의 높이를 형성할 수 있다. 칫솔대의 높이는 핫프레싱 공정(S23)을 거치지 않은 압축되기 전 높이를 의미할 수 있다. In the milling process, the material, which is bamboo sticks, can be processed into the shape of a toothbrush stick. The material can form the shape of the toothbrush base in the X and Y axes and the height of the toothbrush base in the Z axis direction. The height of the toothbrush stand may refer to the height before compression without going through the hot pressing process (S23).
포아송비(Poisson's ratio)는 재료에 수직 응력을 주었을 때의 가로 변형과 세로 변형의 비를 말한다. 포아송비는 탄성 변형 영역에서의 변형을 파악함에 있어서 중요하게 고려되는 재료의 강도 지표이다. 대부분의 재료는 수직 응력이 가해질 경우 수직 응력이 작용하는 수직 방향으로 재료가 압축되도록 변형되고, 수직 응력과 직교하는 수평 방향으로는 팽창하도록 변형된다. 따라서, 밀링 공정에서 막대형 대나무 재료는 핫프레싱 공정(S23)에서 Z축 방향으로 가해지는 압력에 의해 X, Y축 방향으로 팽창되는 것을 고려하여 가공될 수 있다. 도8은 일 실시 예에 따라, 밀링 공정을 거친 모습을 나타낸다.Poisson's ratio refers to the ratio of transverse strain and longitudinal strain when vertical stress is applied to a material. Poisson's ratio is an index of the strength of a material that is important to consider when determining deformation in the elastic deformation region. When a vertical stress is applied to most materials, the material is deformed to be compressed in the vertical direction where the vertical stress acts, and to expand in the horizontal direction perpendicular to the vertical stress. Therefore, in the milling process, the rod-shaped bamboo material can be processed considering that it expands in the X and Y axes by the pressure applied in the Z axis direction in the hot pressing process (S23). Figure 8 shows a milling process according to one embodiment.
핫프레싱 공정 수행 단계(S23)는 재료에 열과 압력을 가하여 대나무에 함유된 수분과 기공을 대부분 제거하고, 대나무에 함유된 당분 등을 배출시켜 대나무의 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 대나무의 강성이 향상되어 제품의 수명이 연장될 뿐만 아니라, 추후 디자인이나 가공의 자유도가 높아질 수 있다. 또한, 균일하지 않은 대나무의 표면이 압축됨에 따라 표면 조도가 향상되어 사용감을 개선시키고 곰팡이 발생율을 줄일 수 있다. 핫프레싱 단계(S23)에서 대나무 재료를 프레스 형틀(도9의 40)에 삽입 후, 가열 및 가압하여 동일한 형상을 갖도록 가공시킴으로써 동일한 형상을 갖는 대나무 칫솔(도11)을 대량으로 제조할 수 있다.In the hot pressing process step (S23), heat and pressure are applied to the material to remove most of the moisture and pores contained in the bamboo, and the sugar contained in the bamboo can be discharged to increase the density of the bamboo. Therefore, the rigidity of bamboo is improved, which not only extends the lifespan of the product, but also increases the freedom of design and processing in the future. In addition, as the uneven surface of bamboo is compressed, surface roughness is improved, improving the feeling of use and reducing the mold occurrence rate. In the hot pressing step (S23), bamboo toothbrushes (FIG. 11) having the same shape can be manufactured in large quantities by inserting the bamboo material into the press mold (40 in FIG. 9) and processing it to have the same shape by heating and pressing.
도9를 참조하면, 프레스 형틀(40)은 상부 금형(41) 및 하부 금형(42)을 포함할 수 있다. 하부 금형(42)은 판 형상으로 내측으로 재료를 위치시킬 수 있는 캐비티(43)가 형성될 수 있다. 이 때, 캐비티(43)는 칫솔대가 형성되는 공간으로 적어도 한 개 이상 형성될 수 있다. 캐비티(43)의 수가 늘어날수록 1회 공정을 통해 생산 가능한 칫솔대의 개수는 늘어날 것이다. 캐비티(43)의 크기와 형태는 따로 한정되지 않으며 칫솔대의 형상에 맞추어 변경 가능하다. 상부 금형(41)은 판 형상으로 재료를 가압하여 하부 금형(42) 상부면에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 캐비티(43)에 위치하는 가공된 재료는 Z축 방향으로 압축될 수 있으며, 동시에 X, Y축 방향으로 팽창될 수 있다.Referring to Figure 9, the press form 40 may include an upper mold 41 and a lower mold 42. The lower mold 42 has a plate shape and may have a cavity 43 through which materials can be placed inside. At this time, at least one cavity 43 may be formed as a space where the toothbrush stand is formed. As the number of cavities 43 increases, the number of toothbrush stands that can be produced through a single process will increase. The size and shape of the cavity 43 are not specifically limited and can be changed to suit the shape of the toothbrush stand. The upper mold 41 may be in close contact with the upper surface of the lower mold 42 by pressing the material into a plate shape. Accordingly, the processed material located in the cavity 43 can be compressed in the Z-axis direction and simultaneously expanded in the X and Y-axis directions.
일 실시 예에 따라, 핫프레싱 공정은 하부 금형(42) 내에 재료를 위치시키고, 상기 재료에 열을 가하면서 상부 금형(41)으로 가압하여 상기 재료를 원하는 높이로 압축시키는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 대나무는 Z축 방향으로 압축되어 일정 높이를 가질 수 있으며, Z축 방향으로 가해지는 압력에 의해 X, Y축 방향으로 일정 길이만큼 팽창될 수 있다. 이 때, X, Y축 방향으로 팽창되는 길이는 Z축 방향으로 가해지는 압력에 따라 달라질 수 있다. 일 실시 예에 따라, 핫프레싱 공정에서 가압은 단방향으로 1회만 수행된다. 예를 들어, 핫프레싱 공정은 하부 금형에 재료를 위치시키고 상부 금형으로 단방향(예를 들어, 도6 및 10의 Z축 방향)으로 1회만 가압하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to one embodiment, the hot pressing process may include placing a material in the lower mold 42 and compressing the material to a desired height by pressing it into the upper mold 41 while applying heat to the material. . Accordingly, bamboo can be compressed in the Z-axis direction to have a certain height, and can be expanded to a certain length in the X and Y-axis directions by pressure applied in the Z-axis direction. At this time, the length expanded in the X and Y axes may vary depending on the pressure applied in the Z axis direction. According to one embodiment, in the hot pressing process, pressing is performed only once in one direction. For example, the hot pressing process may be characterized by placing the material in the lower mold and pressing it into the upper mold only once in one direction (e.g., the Z-axis direction in FIGS. 6 and 10).
도10을 참조하면, 핫프레싱 공정은 밀링 공정을 거친 재료에 Z축 방향으로 1회만 가압함으로써 수행될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 재료의 윗면과 아랫면은 핫프레싱 공정에 의해 매끄러운 표면을 갖게되나 측면(점으로 표시된 어두운 부분)은 그렇지 않을 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니고 핫프레싱 공정은 칫솔대의 형상에 따라 재료를 다른 방향으로 바꾸어, 해당 형상에 맞는 금형(하부 금형)에 위치시키고 각 방향마다 가압하는 방식으로 2회 이상 가압하는 단계를 포함할 수도 있다.Referring to Figure 10, the hot pressing process can be performed by pressing the material that has undergone the milling process in the Z-axis direction only once. In these embodiments, the top and bottom surfaces of the material may have a smooth surface due to the hot pressing process, but the sides (dark dotted areas) may not. However, the present invention is not limited to this, and the hot pressing process involves changing the material in a different direction according to the shape of the toothbrush base, placing it in a mold (lower mold) that matches the shape, and pressing twice or more in each direction. It may also include steps.
일 실시 예에 있어서, 핫프레싱 공정은 2분 이상 6분 이하의 시간 동안 160℃ 이상 210℃ 이하의 온도에서 가열하고 0.2 MPa 이상 4 MPa 이하의 압력에서 가압함으로써 수행될 수 있다. 상기 조건은 하나의 실시 예이며, 핫프레싱 공정이 수행되는 조건은 초기 두께(압축률)와 탄화 상태에 따라 달라질 수 있다.In one embodiment, the hot pressing process may be performed by heating at a temperature of 160°C or more and 210°C or less for 2 minutes or more and 6 minutes or less and pressing at a pressure of 0.2 MPa or more and 4 MPa or less. The above conditions are one example, and the conditions under which the hot pressing process is performed may vary depending on the initial thickness (compression rate) and carbonization state.
상기 가열 온도가 160℃ 미만이면 대나무에서 배출되는 당분의 카라멜화가 충분히 이루어지지 않아 코팅층이 고르게 형성되지 않으며, 210℃를 초과하면 대나무가 과하게 탄화되어 미려한 표면 색상을 구현할 수 없을 뿐만 아니라 후술할 식모 공정 단계(S26)에서 식모시 칫솔대가 깨지는 현상이 발생될 수 있다. If the heating temperature is less than 160°C, the sugar released from the bamboo is not sufficiently caramelized and the coating layer is not formed evenly. If the heating temperature exceeds 210°C, the bamboo is excessively carbonized, making it impossible to achieve a beautiful surface color, and the hair transplant process to be described later. In step S26, the toothbrush stand may break during hair transplantation.
또한, 상기 압력이 0.2 MPa 미만이면 대나무에 함유된 수분이 충분히 제거되지 못하며, 대나무 자체의 물성을 고려하여 0.2 MPa 보다 높은 압력으로 가압하는 것이 좋다. 상부 금형(41)과 하부 금형(42)의 보호를 위해 4 MPa를 초과하지 않는 것이 좋다. In addition, if the pressure is less than 0.2 MPa, the moisture contained in the bamboo cannot be sufficiently removed, and considering the physical properties of the bamboo itself, it is better to pressurize at a pressure higher than 0.2 MPa. To protect the upper mold 41 and lower mold 42, it is recommended not to exceed 4 MPa.
또한, 핫프레싱 공정 시간이 2분 미만이면 대나무에 함유된 수분 제거와 코팅층 형성이 충분이 이루어지지 않고 압축이 잘 되지 않는다. 또한, 스프링 백(spring back) 현상으로 인해 압축되더라도 일부가 복원되는 현상이 생길 수 있다. 핫프레싱 공정 시간이 6분을 초과하면 과하게 압축되어 원하는 두께보다 더 얇아질 수 있고 탄화가 과도하게 진행되어 재료의 취성이 강해져 잘 부러질 수 있다. In addition, if the hot pressing process time is less than 2 minutes, the moisture contained in the bamboo is not sufficiently removed and the coating layer is formed, and compression is not performed well. Additionally, due to the spring back phenomenon, a phenomenon may occur where part of the material is restored even if it is compressed. If the hot pressing process time exceeds 6 minutes, it may be excessively compressed and become thinner than desired, and carbonization may progress excessively, making the material more brittle and brittle.
다시 도4를 참조하면, 샌딩 및 코팅 공정 수행 단계(S24)에서 핫프레싱 공정을 거친 재료를 샌딩 및 코팅하여 표면을 매끈하게 만들고 표면 조도를 향상시킬 수 있다. 일 실시 예에 따라, 핫프레싱이 칫솔대의 윗면과 아랫면을 가압하는 방향으로 1회만 수행되었으면 샌딩은 칫솔대의 측면에 대해서만 수행될 수 있다. 즉, 윗면과 아랫면은 핫프레싱으로 인해 매끄러운 표면을 가질 수 있기 때문에 샌딩이 필요 없으므로 윗면과 아랫면의 샌딩을 생략하여 불필요한 샌딩 과정을 단축시키기 위함이다. 일 실시 예에 따라, 코팅 공정은 샌딩 공정을 거친 재료에 스프레이를 이용해 수행될 수 있다. Referring again to FIG. 4, in the sanding and coating process performing step (S24), the material that has undergone the hot pressing process can be sanded and coated to smooth the surface and improve surface roughness. According to one embodiment, if hot pressing is performed only once in the direction of pressing the upper and lower surfaces of the toothbrush base, sanding may be performed only on the side of the toothbrush base. In other words, since the upper and lower surfaces can have smooth surfaces due to hot pressing, sanding is not necessary, so sanding of the upper and lower surfaces is omitted to shorten the unnecessary sanding process. According to one embodiment, the coating process may be performed using a spray on a material that has undergone a sanding process.
드릴링 공정 수행 단계(S25)에서 샌딩 및 코팅 공정을 거친 재료의 헤드부에 식모를 위한 복수의 홀들이 드릴비트를 이용해 형성될 수 있다. 드릴링 공정(S25)을 거쳐 형성된 복수의 홀에 칫솔모를 식모하는 공정(S26)이 수행될 수 있다.In the drilling process performance step (S25), a plurality of holes for hair transplantation may be formed in the head portion of the material that has undergone the sanding and coating process using a drill bit. A process (S26) of planting toothbrush bristles into the plurality of holes formed through the drilling process (S25) may be performed.
도14는 일 실시 예에 따라, 대량 가공 또는 대량 생산을 위해 대나무 재료들을 물성을 기반으로 클러스터링하기 위한 방법을 나타낸다.Figure 14 shows a method for clustering bamboo materials based on physical properties for mass processing or mass production, according to one embodiment.
도14는 도3의 재료 클러스터링 단계(S12)의 세부 흐름도를 나타낼 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 도14 내지 18은 대나무 재료들을 대량 가공하여 임의의 제품을 제조하기 위해 물성이 서로 유사한 대나무 재료들을 하나의 클러스터로 분류하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 임의의 제품은 대나무 칫솔을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 도14는 적어도 하나의 기계나 컴퓨팅 장치에 의해 수행될 수 있다.Figure 14 may show a detailed flow chart of the material clustering step (S12) of Figure 3, but is not limited thereto. Figures 14 to 18 are diagrams to explain a method for classifying bamboo materials with similar physical properties into one cluster in order to mass-process bamboo materials to manufacture arbitrary products. Any product may include, but is not limited to, a bamboo toothbrush. 14 may be performed by at least one machine or computing device.
단계 S31에서, 컴퓨팅 장치는 대나무 재료들 각각의 단면 영상을 획득할 수 있다. 도1의 L과 R은 일 실시 예에 따라 획득된 단면 영상을 나타낸다. 단면 영상은 컬러 영상일 수도 있고 그레이 스케일 영상일 수도 있다.In step S31, the computing device may acquire a cross-sectional image of each bamboo material. L and R in Figure 1 represent cross-sectional images obtained according to one embodiment. The cross-sectional image may be a color image or a gray-scale image.
단계 S32에서, 컴퓨팅 장치는 단면 영상을 분석하여 관다발 특징을 획득할 수 있다. 관다발 특징은 관다발 비율, 관다발의 형상, 관다발의 색상 등을 포함할 수 있다. In step S32, the computing device may analyze the cross-sectional image to obtain vascular features. Vascular characteristics may include vascular bundle ratio, vascular bundle shape, vascular bundle color, etc.
관다발 비율은 단면 면적에서 관다발 영역이 차지하는 비율을 의미하는 것으로서 도3과 도7을 참조하여 설명하였으므로 상세한 설명은 생략한다. 관다발 비율이 높을수록 대나무 재료의 밀도와 항복 강도가 높아진다. 도15를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 관다발 비율은 단면의 전체 면적(예로서, 도15의 A)에서 관다발 영역이 차지하는 비율을 의미할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 관다발 비율은 단면의 일부 면적(예로서, 도15의 A1 또는 A2)에서 관다발 영역이 차지하는 비율을 의미할 수 있다. The vascular ratio refers to the ratio of the vascular bundle area to the cross-sectional area and is explained with reference to Figures 3 and 7, so detailed description will be omitted. The higher the vascular ratio, the higher the density and yield strength of the bamboo material. Referring to Figure 15, according to one embodiment, the vascular bundle ratio may mean the ratio that the vascular bundle area occupies in the total area of the cross section (for example, A in Figure 15). According to another embodiment, the vascular bundle ratio may mean the ratio that the vascular bundle area occupies in some area of the cross section (for example, A1 or A2 in Figure 15).
다른 실시 예에 따라, 관다발 비율은 단면의 제1부분(예로서, 도15의 A1)에서의 관다발 비율과 제2부분(예로서, 도15의 A2)에서의 관다발 비율에 기반하여 정의되는 숫자일 수 있다. 제2부분(A2)은 대나무 재료를 바닥에 놓았을 때 윗면(식모가 수행되는 부분)에서부터 기준 길이(d1)에 해당하는 부분 면적이고, 제1부분(A1)은 전체(A)에서 제2부분(A2)를 제외한 나머지 부분 면적을 의미할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 제1부분(A1)과 제2부분(A2)의 관다발 비율에 기반하여 관다발 분포 정보를 획득할 수도 있다. 예로서, 제1부분(A1)의 관다발 비율이 40%이고, 제2부분(A2)의 관다발 비율이 60%라면 현재 대나무 재료는 바깥 또는 위로 올라갈수록 관다발이 촘촘해지는 분포를 가지는 것으로 해석될 수 있다. 관다발 비율은 제1부분(A1)과 제2부분(A2)의 관다발 비율에 기반한 관다발 분포 정보를 포함할 수 있다. 예로서, 제2부분(A2)의 관다발 비율을 제1부분(A1)의 관다발 비율로 나눔으로써 관다발 분포를 나타내는 관다발 분포 지수를 계산할 수 있다.According to another embodiment, the vascular bundle ratio is a number defined based on the vascular ratio in the first portion of the cross section (e.g., A1 in Figure 15) and the vascular bundle ratio in the second portion (e.g., A2 in Figure 15). It can be. The second part (A2) is a partial area corresponding to the reference length (d1) from the top (the part where planting is performed) when the bamboo material is placed on the floor, and the first part (A1) is the second part in the whole (A). It may mean the area of the remaining parts excluding part (A2). The computing device may obtain vascular bundle distribution information based on the vascular bundle ratio of the first part (A1) and the second part (A2). For example, if the vascular bundle ratio of the first part (A1) is 40% and the vascular bundle ratio of the second part (A2) is 60%, the current bamboo material can be interpreted as having a distribution in which the vascular bundles become denser as they go outward or upward. there is. The vascular ratio may include vascular distribution information based on the vascular ratio of the first part (A1) and the second part (A2). As an example, the vascular distribution index representing the vascular distribution can be calculated by dividing the vascular ratio of the second part (A2) by the vascular ratio of the first part (A1).
관다발 형상은 대나무 품종과 관련있는 요소로서, 관다발의 형상이 동일하거나 유사하면 동일한 품종의 대나무로부터 획득된 재료로 판단될 수 있다. 도16의 16L과 16R은 관다발의 형상이 서로 다른 단면 영상의 이진 영상을 나타낸다.The vascular bundle shape is an element related to the bamboo variety, and if the vascular bundle shape is the same or similar, the material can be judged to have been obtained from the same variety of bamboo. 16L and 16R in Figure 16 represent binary images of cross-sectional images with different shapes of vascular bundles.
관다발 색상은 대나무 재료의 단단함 정도와 관련 있다. 관다발 색상의 밝기가 밝을수록 대나무 재료는 무르고, 관다발 색상의 밝기가 어두울수록 대나무 재료는 단단한 특성을 갖는다. 관다발 밝기는 관다발 영역의 밝기의 평균으로 정의될 수 있다. 관다발 밝기는 관다발 영역에 해당하는 부분의 픽셀 값들의 평균으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 관다발 영역에 해당하는 부분에 대한 그레이 스케일 영상에서의 픽셀 값들(예로서, 0~255)의 평균으로 정의될 수 있다. 본 명세서에서, 관다발 밝기는 관다발 색상의 특징을 나타내는 대표적인 실시 예이나 이에 제한되지 않는다. 관다발 색상은 관다발 영역에 해당하는 부분의 RGB 스페이스, HSV 스페이스, CMYK 스페이스와 같이 알려져 있는 색상 체계에 의해 표현되는 특정 값 또는 다차원 벡터를 의미할 수 있다. 색상을 판단하기 위한 "관다발 영역에 해당하는 부분"은 관다발 영역에 해당하는 부분 중 특정 픽셀의 색상을 의미하거나 관다발 영역에 해당하는 부분의 대표 색상(예로서, R, G, B 각각의 평균 색상)을 의미할 수도 있다.Vascular color is related to the hardness of the bamboo material. The brighter the vascular bundle color, the softer the bamboo material, and the darker the vascular bundle color, the harder the bamboo material. Vascular brightness can be defined as the average of the brightness of the vascular region. Vascular brightness can be defined as the average of pixel values of the portion corresponding to the vascular region. For example, it may be defined as the average of pixel values (eg, 0 to 255) in a gray scale image for the portion corresponding to the vascular region. In the present specification, vascular bundle brightness is a representative example representing the characteristics of vascular bundle color, but is not limited thereto. Vascular color may refer to a specific value or a multidimensional vector expressed by a known color system such as RGB space, HSV space, or CMYK space for the portion corresponding to the vascular region. “Part corresponding to the vascular area” for determining color refers to the color of a specific pixel among the part corresponding to the vascular area, or the representative color of the part corresponding to the vascular area (e.g., the average color of R, G, and B respectively) ) may mean.
관다발 특징은 관다발 내에서 후생 물관(metaxylem vessels)이 차지하는 비율을 더 포함할 수 있다. 도17은 일 실시 예에 따라, 관다발에서의 후생 물관(metaxylem vessels, 점선으로 표시된 원)을 나타낸다. 관다발에서 후생 물관이 차지하는 비율이 작을수록 굽힘 강도가 높고, 관다발에서 후생 물관이 차지하는 비율이 높을수록 굽힘 강도가 낮다.Vascular characteristics may further include the proportion of metaxylem vessels within the vascular bundle. Figure 17 shows metaxylem vessels (dotted circles) in a vascular bundle, according to one embodiment. The smaller the proportion of epiphytic xylem in the vascular bundle, the higher the bending strength, and the higher the proportion of epiphyte xylem in the vascular bundle, the lower the bending strength.
관다발에서 후생 물관이 차지하는 비율은 단면 영상의 관다발 영역 내에서 후생 물관 부분과 후생 물관이 아닌 부분을 구분하고(또는, 구분된 영상을 획득하고), 관다발 영역의 면적에서 후생 물관 영역의 면적이 차지하는 비율로서 결정될 수 있다. 도18는 일 실시 예에 따라, 도16의 16L과 16R 각각에서 관다발(검은색 부분) 내의 후생 물관 부분을 다시 흰색으로 표시한 이진 영상을 나타낸다. 이진화 방법은 형태학적 연산, 히스토그램 분석, 에지 추출, CNN(Convolutional Neural Network), 임계점 추출 등 널리 알려진 다양한 영상처리 기법이 사용될 수 있다.The proportion occupied by the metaplastic xylem in the vascular bundle is determined by distinguishing the metaplastic xylem portion from the non-metagenetic xylem portion within the vascular region of the cross-sectional image (or obtaining a separated image), and determining the proportion of the metaplastic xylem region in the area of the vascular region. It can be determined as a ratio. FIG. 18 shows a binary image in which the later xylem portion within the vascular bundle (black portion) is displayed in white at each of 16L and 16R of FIG. 16, according to an embodiment. Binarization methods can use various widely known image processing techniques such as morphological operations, histogram analysis, edge extraction, CNN (Convolutional Neural Network), and threshold extraction.
다시 도14를 참조하면, 단계 S33에서, 컴퓨팅 장치는 상술한 관다발 특징들 중 적어도 하나에 기반하여 대나무 재료들을 복수의 클러스터들로 클러스터링할 수 있다. 클러스터링은 적어도 하나의 기준에 따라 대나무 재료들을 복수의 클러스터로 분류하는 것으로서 관다발 특징들 중 적어도 하나에 기반하여 수행될 수 있다. 클러스터링을 위한 기준이 되는 관다발 특징은 한 개일수도 있지만 두 개 이상일 수도 있다. 클러스터링 기법은 K-means 클러스터링, DB-SCAN, SVM(Support Vector Machine), KNN(K Nearest Neighbors) 등을 포함할 수 있다. 생성되는 클러스터의 개수는 현재 가공을 위해 준비된 대나무 재료들의 개수 또는 물성에 따라 달라질 수 있다. 예로서, 서로 다른 품종의 대나무로부터 획득된 100개의 대나무 재료들을 관다발 특징을 기반으로 클러스터링하면 대나무 재료들은 5개의 클러스터로 분류될 수 있다. 동일 품종의 대나무로부터 획득된 100개의 대나무 재료들을 관다발 비율을 기반으로 클러스터링하면 대나무 재료들은 3개의 클러스터로 분류될 수 있다. 동일 품종의 대나무로부터 획득된 100개의 대나무 재료들을 관다발 비율, 색상, 형상을 기반으로 클러스터링하면 대나무 재료들은 6개의 클러스터들로 분류될 수 있다. 즉, 클러스터링 기법을 통해 대나무 재료들이 최적의 개수로 분류될 수 있다.Referring again to Figure 14, at step S33, the computing device may cluster the bamboo materials into a plurality of clusters based on at least one of the vascular characteristics described above. Clustering is classifying bamboo materials into a plurality of clusters according to at least one criterion and may be performed based on at least one of the vascular characteristics. There may be only one vascular feature that serves as a standard for clustering, but there may be two or more. Clustering techniques may include K-means clustering, DB-SCAN, SVM (Support Vector Machine), KNN (K Nearest Neighbors), etc. The number of clusters generated may vary depending on the number or physical properties of bamboo materials currently prepared for processing. As an example, if 100 bamboo materials obtained from different species of bamboo are clustered based on vascular characteristics, the bamboo materials can be classified into 5 clusters. When 100 bamboo materials obtained from the same variety of bamboo are clustered based on the vascular ratio, the bamboo materials can be classified into three clusters. When 100 bamboo materials obtained from the same variety of bamboo are clustered based on vascular ratio, color, and shape, the bamboo materials can be classified into 6 clusters. In other words, bamboo materials can be classified into the optimal number through clustering techniques.
클러스터링은 관다발 특징의 절대적 기준을 정의하고 클러스터들 각각과 절대적 기준을 미리 매칭시킨 다음 현재 대나무 재료의 관다발 특징을 미리 정해놓은 절대적 기준과 비교하여 현재 대나무 재료를 특정 클러스터로 분류함으로써 수행될 수도 있다. 이러한 실시 예에서, 클러스터의 개수는 클러스터링이 수행되기 전에 미리 정해진다. 클러스터링이 완료되더라도 특정 클러스터로 분류되는 대나무 재료가 하나도 없을 수도 있고, 모든 대나무 재료가 하나의 클러스터로 분류되는 것도 가능하다. 예를 들어, 클러스터 A, B, C 각각은 서로 다른 소정의 관다발 특징을 갖는 클러스터로서 클러스터링이 수행되기 전에 미리 정해진다. 현재 대나무 재료의 관다발 특징을 분석하여 상기 소정의 관다발 특징과 비교하여 매칭되는 클러스터(A, B, C 중 하나)로 분류될 수 있다.Clustering can also be performed by defining an absolute standard for vascular characteristics, matching the absolute standard with each of the clusters in advance, and then comparing the vascular characteristics of the current bamboo material with the predetermined absolute standard to classify the current bamboo material into a specific cluster. In this embodiment, the number of clusters is predetermined before clustering is performed. Even if clustering is completed, it is possible that there is no bamboo material classified into a specific cluster, or it is possible that all bamboo materials are classified into one cluster. For example, clusters A, B, and C each have different predetermined vascular characteristics and are predetermined before clustering is performed. Currently, the vascular characteristics of bamboo materials can be analyzed and classified into a matching cluster (one of A, B, and C) by comparing them with the predetermined vascular characteristics.
도14의 방법(단계 S33)에서 컴퓨팅 장치는 대나무 재료의 무게와 두께를 더 고려하여 클러스터링을 수행할 수 있다. 즉, 컴퓨팅 장치는 대나무 재료의 관다발 특징뿐만 아니라 무게 및/또는 두께를 클러스터링을 위한 기준으로 더 포함시킬 수 있다.In the method of FIG. 14 (step S33), the computing device can perform clustering by further considering the weight and thickness of the bamboo material. That is, the computing device may further include weight and/or thickness as criteria for clustering, as well as vascular characteristics of the bamboo material.
클러스터링에 의해 생성되는 하나의 클러스터로 분류된 대나무 재료들은 서로 물성이 유사하기 때문에 동일한 조건으로 핫프레싱이나 드릴링, 코팅 등을 수행하더라도 일정한 품질의 제품이 제조될 수 있고 불량률이 현격히 감소된다. 예를 들어, 관다발 비율이 높을수록 관다발 내의 후생 물관의 비율이 높을수록 관다발의 밝기가 어두울수록 더 높은 압력을 사용하여 핫프레싱 공정이 수행될 수 있다. Bamboo materials classified into one cluster created by clustering have similar physical properties to each other, so even if hot pressing, drilling, or coating is performed under the same conditions, products of consistent quality can be manufactured and the defect rate is significantly reduced. For example, the higher the vascular ratio, the higher the proportion of epiphytic xylem within the vascular bundle, and the darker the brightness of the vascular bundle, the higher the pressure can be used to perform the hot pressing process.
클러스터링에 의해 생성된 클러스터별로 가공을 위한 조건(예로서, 압력, 온도, 시간, 속도 중 적어도 하나)을 달리하여 대나무 제품이 제조될 수 있다. 예를 들어, 관다발 비율이 높을수록 관다발 내의 후생 물관의 비율이 높을수록 관다발의 밝기가 어두울수록 더 높은 압력을 사용하여 또는 더 오랜 시간 동안 핫프레싱 공정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 클러스터별로 서로 다른 속도 내지 시간을 적용하여 드릴링, 식모, 코팅 공정이 수행될 수 있다. 상기 클러스터링 방법은 대나무 재료들에 대량 가공을 적용하기 전에 수행되는 준비 과정 내지 전처리 과정일 수 있다.Bamboo products may be manufactured by varying processing conditions (eg, at least one of pressure, temperature, time, and speed) for each cluster created by clustering. For example, the higher the vascular ratio, the higher the proportion of epiphytic xylem within the vascular bundle, and the darker the brightness of the vascular bundle, the hot pressing process can be performed using higher pressure or for a longer time. For example, drilling, planting, and coating processes may be performed by applying different speeds or times for each cluster. The clustering method may be a preparation or pre-processing process performed before mass processing is applied to bamboo materials.
설명들은 본 발명을 구현하기 위한 예시적인 구성들 및 동작들을 제공하도록 의도된다. 본 발명의 기술 사상은 위에서 설명된 실시 예들뿐만 아니라, 위 실시 예들을 단순하게 변경하거나 수정하여 얻어질 수 있는 구현들도 포함할 것이다. 또한, 본 발명의 기술 사상은 위에서 설명된 실시 예들을 앞으로 용이하게 변경하거나 수정하여 달성될 수 있는 구현들도 포함할 것이다. The descriptions are intended to provide example configurations and operations for implementing the invention. The technical idea of the present invention will include not only the embodiments described above, but also implementations that can be obtained by simply changing or modifying the above embodiments. In addition, the technical idea of the present invention will also include implementations that can be easily achieved by changing or modifying the embodiments described above.
Claims (10)
상기 대나무 재료들 각각의 단면 영상을 획득하는 단계;
상기 단면 영상에서 관다발 영역이 차지하는 제1비율을 획득하는 단계;
상기 관다발 영역을 후생 물관 영역과 나머지 영역을 구분하는 단계;
상기 관다발 영역에서 상기 후생 물관 영역이 차지하는 제2비율을 획득하는 단계; 및
상기 대나무 재료들 각각의 상기 제1비율과 상기 제2비율에 기반하여, 상기 대나무 재료들을 클러스터링하는 단계를 포함하는 대량 가공을 위해 대나무 재료들을 물성에 따라 클러스터링하기 위한 방법.In a method for clustering bamboo materials according to physical properties for mass processing performed by a computing device,
Obtaining cross-sectional images of each of the bamboo materials;
Obtaining a first ratio occupied by the vascular region in the cross-sectional image;
distinguishing the vascular region from the postnatal xylem region and the remaining region;
Obtaining a second ratio occupied by the epivascular area in the vascular area; and
A method for clustering bamboo materials according to physical properties for mass processing, comprising clustering the bamboo materials based on the first ratio and the second ratio of each of the bamboo materials.
상기 대나무 재료들 각각의 무게와 두께를 획득하는 단계를 더 포함하고,
상기 클러스터링하는 단계는,
상기 무게와 상기 두께 중 적어도 하나와 상기 제1비율 및 상기 제2비율에 기반하여, 상기 대나무 재료들을 클러스터링하는 단계를 포함하는 대량 가공을 위해 대나무 재료들을 물성에 따라 클러스터링하기 위한 방법.According to paragraph 1,
Further comprising obtaining the weight and thickness of each of the bamboo materials,
The clustering step is,
A method for clustering bamboo materials according to physical properties for mass processing, comprising clustering the bamboo materials based on at least one of the weight and the thickness and the first ratio and the second ratio.
막대형 대나무인 재료들을 준비하고 상기 재료들 중 일부를 대나무 칫솔로 제조하기 적합한 재료로서 선정하는 단계;
상기 재료들을 관다발 특징에 기반하여 클러스터링하는 단계; 및
상기 클러스터링에 의해 생성된 클러스터별로 가공을 위한 조건을 달리하여 대나무 칫솔을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 선정하는 단계는, 상기 재료의 단면 영상을 획득하고 상기 단면 영상을 이진화한 이진 영상으로부터 관다발 비율을 계산하고, 상기 관다발 비율이 기준 값 이상이면 상기 재료를 상기 대나무 칫솔로 제조하기 부적합한 것으로 분류하고, 상기 재료의 무게나 두께가 기준 범위를 벗어나면 상기 재료를 상기 대나무 칫솔로 제조하기 부적합한 것으로 분류하고,
상기 관다발 특징은 상기 단면 영상으로부터 획득된 관다발 비율, 관다발 색상, 관다발 형상 중 적어도 하나를 포함하는 대나무 칫솔 제조 방법.In the bamboo toothbrush manufacturing method,
Preparing materials that are stick-shaped bamboo and selecting some of the materials as suitable materials for manufacturing a bamboo toothbrush;
clustering the materials based on vascular characteristics; and
A step of manufacturing a bamboo toothbrush by varying processing conditions for each cluster generated by the clustering,
The selecting step includes acquiring a cross-sectional image of the material, calculating the vascular bundle ratio from a binary image obtained by binarizing the cross-sectional image, and classifying the material as unsuitable for manufacturing the bamboo toothbrush if the vascular bundle ratio is greater than a reference value. , If the weight or thickness of the material is outside the standard range, the material is classified as unsuitable for manufacturing the bamboo toothbrush,
The vascular bundle characteristic includes at least one of vascular bundle ratio, vascular bundle color, and vascular shape obtained from the cross-sectional image.
서로 다른 클러스터에 속한 재료에 대해서는 서로 다른 조건 하에서 핫프레싱 공정이 수행되고, 관다발 비율이 높거나 관다발 색상이 어두울수록 더 높은 압력 조건 하에서 또는 더 긴 시간 동안 핫프레싱 공정을 수행하는 대나무 칫솔 제조 방법.According to clause 6,
Bamboo toothbrush manufacturing method where the hot pressing process is performed under different conditions for materials belonging to different clusters, and the higher the vascular bundle ratio or the darker the vascular bundle color, the hot pressing process is performed under higher pressure conditions or for a longer time.
상기 대나무 칫솔을 제조하는 단계는,
현재 재료를 칫솔대 형상으로 가공하는 밀링 공정 단계;
상기 재료를 프레스 형틀에 삽입하고 160℃ 이상 210℃ 이하의 온도 조건과 0.2 MPa 이상 4 MPa 이하의 압력 조건 하에서 2분 이상 6분 이하의 시간동안 가열 및 가압하는 핫프레싱 공정 단계;
상기 핫프레싱 공정이 완료된 상기 재료를 샌딩하고 코팅하는 단계;
상기 재료의 헤드 부분에 복수의 홀들을 형성하는 드릴링 단계; 및
상기 복수의 홀에 칫솔모를 식모하는 단계를 포함하는 대나무 칫솔 제조 방법.According to clause 6,
The step of manufacturing the bamboo toothbrush is,
A milling process step of processing the current material into the shape of a toothbrush stick;
A hot pressing process step of inserting the material into a press mold and heating and pressing it for 2 minutes or more and 6 minutes or less under temperature conditions of 160°C or more and 210°C or less and pressure conditions of 0.2 MPa or more and 4 MPa or less;
Sanding and coating the material on which the hot pressing process has been completed;
A drilling step of forming a plurality of holes in the head portion of the material; and
A bamboo toothbrush manufacturing method comprising the step of planting toothbrush bristles in the plurality of holes.
상기 프레스 형틀은 하부 금형과 상부 금형을 포함하고,
상기 핫프레싱 공정 단계는, 상기 하부 금형에 상기 밀링 공정이 완료된 상기 재료를 위치시키고 상기 상부 금형으로 단방향으로 1회만 가압하는 것을 특징으로 하는 대나무 칫솔 제조 방법.According to clause 8,
The press form includes a lower mold and an upper mold,
The hot pressing process step is a method of manufacturing a bamboo toothbrush, characterized in that the material on which the milling process has been completed is placed in the lower mold and pressed only once in one direction in the upper mold.
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Citations (4)
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KR20130113176A (en) * | 2012-04-05 | 2013-10-15 | 박진규 | Method of fabricating eco-friendly bamboo wood |
CN106346137A (en) * | 2016-08-30 | 2017-01-25 | 浙江双枪竹木有限公司 | Full automatic laser engraving method of bamboo chopsticks |
KR20220031182A (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-11 | 담양죽순 영농조합법인 | Method for manufacturing a bamboo vessel without crack and preventing mold |
KR102441883B1 (en) * | 2022-03-23 | 2022-09-08 | (주) 프로젝트노아 | Method for manufacturing bamboo toothbrush and bamboo toothbrush produced thereby |
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